In diesem Projekt werden SMD-LEDs verwendet, die an Glasplatinen angebracht sind. Die LEDs erlöschen und leuchten auf und simulieren die Bewegung des Sandes entsprechend der Position des 3D-Würfels im Raum.
Unten ein Video 3D Würfel in Aktion.



Die folgende Liste enthält die Materialien, die zum Erstellen eines Würfels benötigt werden:



144 Stk SK6805-2427 LEDs ( )






Gehäuse

Zusätzliche Materialien und Werkzeuge für das Projekt erforderlich

Haartrockner
normaler Lötkolben mit dünner Spitze
3D-Drucker
Laserdrucker

dünner Draht
PCB-Stifte
Niedertemperatur-Lötpaste
Eisenchlorid

normaler Kleber (z. B. UHU Hart)
Silikondichtmittel
Fotopapier
Aceton

Transparente Leiterplattenherstellung

Das offensichtliche Problem bei Leiterplatten ist, dass sie nicht transparent sind. Im Folgenden wird ausführlich beschrieben, wie transparente Leiterplatten hergestellt werden.
Zuerst müssen Sie die Objektträger mit einem 50,8 mm Glasschneider in quadratische Stücke schneiden.



Sehen Sie sich dieses Video an, um zu verstehen, wie es geht.



Die angehängte STL-Datei hat das Modell Vorlage, um das Messen der gewünschten Länge zu erleichtern. Sie benötigen 4 Gläser, aber es ist besser, mit einem Rand von 6 - 8 Stück zu tun
.
Schneiden Sie danach das Kupferband in Stücke, die etwas größer als die geschnittenen Glassubstrate sind.

Reinigen Sie den Träger und die Kupferfolie mit Alkohol oder Aceton und kleben Sie sie dann zusammen. Stellen Sie sicher, dass sich keine Luftblasen im Inneren befinden. Verwenden Sie Norland NO81, einen schnellen UV-Kleber, der zum Verkleben von Metall mit Glas empfohlen wird. Eine Seite der Kupferfolie mit Sandpapier schleifen, um sie rauer zu machen. Um den Klebstoff auszuhärten, können Sie eine UV-Lampe verwenden, um Banknoten zu überprüfen.



Nachdem der Kleber ausgehärtet ist, schneiden Sie die Folie entlang der Kante des Glassubstrats ab.

Das Foto zeigt eine Leiterplatte und eine Schablone für Lötpaste aus einem Projekt eines Autors.



Übertragen Sie das Leiterplattendesign auf jede für Sie geeignete Weise von Fotopapier auf Kupfer. Sie können LUT oder die von mir beschriebene Methode verwenden hier.




Als nächstes ätzen Sie das Kupfer. (Es ist mit Eisenchlorid möglich. Ich verwende eine Mischung aus Peroxid, Zitrone und gewöhnlichem Salz).

Entfernen Sie den Toner mit Aceton

Der Autor verwendet große LEDs SK6805-2427, die das Löten erheblich erleichtern.
Decken Sie alle Pads mit Niedertemperaturlot ab und bringen Sie die LEDs oben an. Beachten Sie dabei die korrekte Ausrichtung der LEDs gemäß dem beigefügten Diagramm.



Um die installierten LEDs zu löten, legte der Autor die Leiterplatten in den Ofen und erhitzte sie, bis das Lot geschmolzen war. Zwar musste ich später noch einen Haartrockner verwenden, da nicht alle LEDs gut gelötet waren.



Zum Testen der LED-Matrix können Sie verwenden Arduino Nano zum Laden der Skizze Strandtest Adafruit NeoPixel und verbinden Sie es mit dem Dupont-Anschluss mit der Matrix.

Für die untere Leiterplatte benötigen Sie ein Stück einer 30 x 30 mm großen Steckplatte. Löten Sie dann mehrere Stiftspitzen darauf, an denen anschließend die Glasplatinen angebracht werden. Die VCC- und GND-Stifte wurden mit einem kleinen Stück verzinntem Kupferdraht verbunden. Verschließen Sie dann alle verbleibenden Durchgangslöcher mit Lötmittel, da sonst das Epoxid beim Gießen austreten kann.



Verwenden Sie zum Anbringen der LED-Matrix an der unteren Leiterplatte UV-Kleber mit einer höheren Viskosität (NO68). Verwenden Sie für die korrekte Ausrichtung der Leiterplatten eine spezielle Vorlage (siehe die angehängte STL-Datei). Nach dem Aufkleben auf die Basis schwankten die Glasplatinen etwas, wurden jedoch härter, nachdem sie mit den Ergebnissen auf dem Steckbrett verlötet worden waren. Verwenden Sie dazu einfach Ihren normalen Lötkolben und das normale Lot. Auch hier ist es schön, jede Matrix nach dem Löten zu überprüfen. Die Verbindungen zwischen Din und Dout der einzelnen Matrizen wurden unter Verwendung von Dupont-Verbindern hergestellt, die mit den Stiften auf der Unterseite des Steckbretts verbunden waren.




Da die Gehäusegröße so klein wie möglich sein muss, wird TinyDuino verwendet. ist ein Arduino-kompatibles Board in einem ultrakompakten Gehäuse. Stellen Sie sich vor, Sie könnten die volle Leistung eines Arduino Uno in 1/4 Größe erhalten! Das Basiskit, das eine Prozessorkarte mit einem USB-Anschluss zum Programmieren, eine Protokarte für externe Verbindungen sowie einen kleinen LiPo-Akku enthält. Der Autor wollte auch einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser kaufen, der für die Verwendung mit TinyDuino angeboten wird, anstelle des GY-521-Moduls, das er in diesem Projekt verwendete. Dies würde die Schaltung noch kompakter machen und die erforderlichen Abmessungen des Gehäuses verringern. Das Diagramm dieser Baugruppe ist recht einfach und wird unten angegeben.



Einige Änderungen wurden an der TinyDuino-Prozessorkarte vorgenommen, auf der nach dem Akku ein externer Schalter hinzugefügt wurde. Es gibt bereits einen Schalter auf der Prozessorplatine, es war nur kurz, um in das Gehäuse zu passen. Die Verbindungen zum Steckbrett und zum GY-521-Modul werden mit Stiftösen hergestellt, die nicht das kompakteste Design ermöglichen, aber eine größere Flexibilität bieten als das direkte Löten von Drähten. Die Länge der Drähte / Kontakte an der Unterseite des Steckbretts sollte so kurz wie möglich sein, da Sie sie sonst nicht mehr an der Oberseite der Prozessorkarte anschließen können.

Nachdem Sie gesammelt haben Elektronikkönnen Sie den angehängten Code herunterladen und überprüfen, ob alles funktioniert. Der Code enthält die folgenden Animationen, die Sie durch Schütteln des Beschleunigungsmessers wiederholen können.

Regenbogen: Regenbogenanimation aus der Bibliothek Fastled
Digital Sand: Dies ist eine Erweiterung Adafruits animierte geführten Sand in drei Dimensionen. LED-Pixel bewegen sich gemäß den vom Beschleunigungsmesser abgelesenen Werten.
Regen: Die Pixel fallen von oben nach unten, abhängig von der vom Beschleunigungsmesser gemessenen Neigung
Konfetti: zufällige farbige Flecken, die blinken und aus der Bibliothek verschwinden Fastled

Montage

Es war wichtig, ein geeignetes Material zu finden, das als Form verwendet werden kann. Nach einigen erfolglosen Testversuchen stellte der Autor fest, dass der beste Weg darin besteht, eine dreidimensionale Form zu drucken und sie dann mit Silikondichtmittel zu bedecken. Drucken Sie eine Schicht aus einer 30 x 30 x 60 mm großen Schachtel mit dem Parameter „Außenkontur spiralisieren“ in der Cura-Datei (STL-Datei). Decken Sie es dann mit einer dünnen Schicht Silikon ab, wodurch sich die Form nach dem Gießen sehr leicht entfernen lässt. Die Form wurde ebenfalls unter Verwendung von Silikondichtmittel an der unteren Leiterplatte befestigt.Stellen Sie sicher, dass keine Löcher vorhanden sind, damit das Harz nicht austreten kann und sich keine Hohlräume bilden.

Nach dem Entfernen der Form können Sie sehen, dass der Würfel aufgrund der glatten Oberfläche der Silikonform sehr transparent aussieht. Es gibt jedoch einige Unregelmäßigkeiten, die mit einer Änderung der Dicke der Silikonschicht verbunden sind. Auch kann die obere Oberfläche näher an den Kanten verformt sein.



Deshalb polierte der Autor alle Unebenheiten mit Sandpapier. Es war ursprünglich geplant, den Würfel zu polieren. Am Ende wurde entschieden, dass der Würfel mit einer matten Oberfläche besser aussieht.



Das Elektronikgehäuse wurde mit Autodesk Fusion 360 entwickelt und anschließend auf einem 3D-Drucker gedruckt. Ein rechteckiges Loch in der Wand für den Schalter und mehrere Löcher in der Rückseite, um das GY-521-Modul mit den M3-Schrauben zu installieren. Befestigen Sie die TinyDuino-Prozessorkarte an der Bodenplatte, die das Gehäuse dann mit den M2.2-Schrauben verriegelt. Installieren Sie zuerst den Schalter mit Heißkleber im Gehäuse, dann das GY-521-Modul und setzen Sie dann die Dichtung und die Batterie vorsichtig ein.



Die LED-Matrix wurde mit den Dupont-Anschlüssen am Steckbrett befestigt, und die Prozessorplatine kann einfach von unten angeschlossen werden. Zum Schluss kleben Sie die untere Leiterplatte der LED-Matrix mit Universalkleber (UHU Hart) auf das Gehäuse.



Dateien zum Drucken und zur Firmware: